【论文推荐】神东总工详解超大断面超长距离掘进通风技术

　这是神东煤炭集团副总经理兼总工程师杨俊哲的成果。研究的创新点为：在四盘区支架运输专用巷掘进工作面选用大功率通风机大直径柔性风筒压入式局部通风技术，解决了超大断面(6.0 m×5.8 m)、单巷超长距离(5 340 m)掘进需风量大与供风难的问题。这项研究得到了国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金项目的资金支持。 

为何要开展此项研究？

　　上湾煤矿1^-2煤四盘区设计采用8.8 m超大采高综采成套装备，设备体积和质量均较大，为了装备运输需要单独施工支架运输专用巷道，该巷道长5 340 m，巷道断面面积34.8 m²(6.0 m×5.8 m)。如此超大断面、超长距离单巷掘进在国内外井工煤矿还是首例，掘进通风安全技术国内外尚无可借鉴的经验。

国内外主要的安全通风技术

　　（1）单风机大直径柔性风筒压入式局部通风技术，采用2×30 kW以上大功率局部通风机，配合直径1 000 mm以上的风筒对工作面进行供风;

　　（2）通风机间隔串联的局部通风技术，使用2台局部通风机间隔一段距离进行串联作业，解决由于掘进通风距离长难以选择合适局部通风机的难题;

　　（3）通风机并联的局部通风技术，采用2台局部通风机同时经2条风筒直接向工作面并联供风，既减少了风筒的漏风率，又避免了风筒由于承受过高的风压而破裂;

　　（4）构筑风库的局部通风技术，在巷道掘进到一定长度后，在巷道内构筑一个风库，用1台或2台局部通风机通过风筒同时向风库内供风，在风库内安设1台局部通风机，将风库内的新鲜风流通过风筒供给工作面，工作面的污风经巷道排出地面;

　　（5）钻孔导风的局部通风技术，从其他水平巷道或地表向井下掘进巷道施工1个通风钻孔，通过钻孔为施工巷道供风，可大幅缩短通风路径，增大掘进工作面的风量，改善掘进通风效果;

　　（6）利用全风压与局部通风机相结合的局部通风技术掘腰巷，在2条相近巷道同时平行掘进过程中，在中部从2条巷道之间贯通联络巷，形成1条巷道进风、另1条巷道回风的全风压通风系统，在全风压通风的基础上使用局部通风机向掘进工作面供风.

四盘区巷道设计

　　下图为四盘区巷道设计。

工作面通风系统设计

通风系统

　　下图为四盘区支架专用巷通风系统。

数值计算

　　通过计算，得出：

　　工作面需风量为：540 m³/min

　　工作面风阻为：47.836 N·s²/m⁸

　　工作面风筒漏风率为：32.04%

　　工作面局部通风机全压为：5739 Pa

　　工作面局部通风机的选型为：FBDYN07.5(2×55 kW)局部通风机，其风量为680～980 m³/min，全压为1 400～6 500 Pa。

采取了哪些安全技术措施？

　　（1）利用变频技术动态调整局部通风机频率和转数，使其达到最佳的工况点。

　　（2）选用直径为1 200 mm的双反边柔性风筒，且在风筒内壁沿针眼粘合1层风筒布覆盖针眼，以减少漏风。

　　（3）局部通风机实现“三专两闭锁”，并设置开停传感器。

　　（4）在工作面配备了应急无轨胶轮运输车辆、压缩氧自救器和自救器接续站，当工作面出现风量不足、微风或者停风时，人员乘车能够在10 min内安全撤出到进风大巷。

　　（5）在工作面建立“六位一体”降尘系统。

效果分析

　　FBDYN075型(2×55 kW)局部通风机配合直径1 200 mm柔性风筒能够满足长5 340 m、断面积34.8 m²单巷掘进的通风需要。目前该巷道已经顺利完成掘进工作，为超大断面、超长距离单巷通风安全技术的应用提供了实践经验。

　　局部通风机变频技术的应用，实现了不同掘进距离风机工况的灵活调节，为超大断面、超长距离单巷掘进工作面的通风安全提供了技术支撑，达到了安全可靠，节能降耗的目的。

小贴士

　　当风筒的漏风量增大时，采取的降阻减漏措施：

　　♡ 自主研制风筒接口捆绑器，缓解了风筒接头处的压力，降低了风筒脱节甚至被撕裂的危险。

　　♡ 在风筒的高压部位设置衬垫，避免高压部位漏风。

　　♡ 在风筒日常管理中，要求风筒吊挂要平、直、稳、紧、逢环必吊、缺环必补，拐弯处要用刚性风筒连接平缓过渡。

　　♡ 每天安排员工对工作面沿线风筒质量进行排查，发现风筒漏风隐患及时进行处理。

来源：杨俊哲.超大断面单巷超长距离掘进通风技术研究[J]煤炭科学技术,2017,45(2)：65-70.